所谓二级空压机是相对于单级螺杆空压机而言的。 目前市场上的螺杆空压机多为单级，故简称螺杆空压机。 两级螺杆空压机的含义是第一级的压缩空气不直接供给气源设备，而是在第一级进行压缩，提高压缩空气压力。 例如，理论上一台22千瓦的单级螺杆空压机可以换成11台双头两级压缩螺杆空压机。

 两级压缩螺杆空压机采用两级串联工艺，使原来的单级压缩过程分为两个压缩过程。 这样的工艺设置可以降低各单级压缩过程的压缩比，降低各级压缩比，即减少内漏量，从而提高容积效率，可以有效增加排气量。 此外，压缩比降低，即降低了螺杆在啮合和压缩过程中各阶段的阻力。 压缩过程中工作阻力的降低，意味着轴承各级的载荷减小，即可以减少各级的压缩。 所需的驱动力也大大延长了轴承的使用寿命。 二级压缩的节能性能有两个关键点，其中之一是中间冷却，可以减少由于压缩空气产生的热量引起的膨胀趋势而造成的能量浪费。 中间冷却过程越接近等温过程，节能效果越明显。 但是，如果中冷系统过于复杂和庞大，就会增加空压机的成本。